CC BY
70
Практическое использование представленных результатов в производстве чулочно-носочных автоматов позволило на основе некоторых конструктивных изменений повысить их коэффициент полезного времени, величина которого зависит от простоев машины во время работы из-за возможных дефектов, а также сократить выпуск несоответствующей продукции.
Список литературы
1. Анцев В. Ю., Иноземцев А. Н., Н.И. Пасько. Теоретиковероятностная модель процесса испытаний трикотажных автоматов при фиксированной наработке // Известия ТулГУ. Сер. Технологическая системотехника. Вып. 7. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 51-60.
2. "Семь инструментов качества" в японской экономике. М.: Издательство стандартов, 1990. 88 с.
V. Yu. Antsev, A. N. Inosemtsev, N. I. Pasko
A PROBABILITY STATISTICAL ANALYSIS OF AUTOMATED MANIFACTURING EQUIPMENT TESTING
A computed-aided technology for the probability statistical analysis of automated manufacturing equipment testing based on the seven simple quality management tools has been proposed.
Key words: quality control, statistical analysis, probability, quality management
tools
Получено 15.01.12
УДК 658.62.018.012
В.Ю. Анцев, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, 89038402872, anzev@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
А.Н. Иноземцев, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (4872) 35-18-87 zem@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МАШИН И АГРЕГАТОВ НА СТАДИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ИХ ДОЛГОВЕЧНОСТИ
Представлена методика оценки показателей долговечности трубопроводной арматуры, включающая расчет допустимых значений показателей долговечности по критерию безотказности, а также метод перерасчета значений показателей долговечности по материалам эксплуатации.
Ключевые слова: машины, агрегаты, качество, долговечность, эксплуатация.
Одним из приоритетных направлений развития техники и технологии является повышение долговечности эксплуатируемых в промышленности машин и агрегатов, в том числе и трубопроводной арматуры, кото-
254
рое достигается комплексом мероприятий, применяемых на стадиях проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации. На стадии проектирования - это выбор рациональных конструктивных схем и материалов, надлежащий расчет с учетом всех воздействий, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации. На стадиях изготовления и монтажа - это тщательный контроль материалов и комплектующих изделий, высокий уровень организации и контроля технологических процессов, промежуточные контрольные испытания элементов, узлов и агрегатов, отработанная система приемо-сдаточных мероприятий.
Устранение скрытых дефектов на стадии обкатки и приработки, применение систем технического обслуживания, включающих комплекс диагностических и планово-профилактических мероприятий, позволяют снизить до минимума вероятность возникновения отказов в процессе эксплуатации. Для повышения эффективности данных мероприятий необходимо иметь количественные зависимости между наработкой, критерием предельного состояния, ресурсом и сроком службы трубопроводной арматуры. Это обусловливает актуальность научного решения вопросов, связанных с конструкторско-технологическим обеспечением долговечности трубопроводной арматуры на основе разработки вероятностных моделей долговечности трубопроводной арматуры и математико-статистического исследования характера расходования ее ресурса.
Мерой долговечности является продолжительность эксплуатации изделия до сдачи его в лом вследствие того, что проведение ремонтов невозможно вследствие того, что степень износа делает такие ремонты физически невозможными или экономически неоправданными.
Долговечность оценивается ресурсом и сроком службы, уровень которых определяется условиями эксплуатации, принятой системой технического обслуживания, запасами прочности конструкций, заложенными при проектировании, а также соответствием изделий в пределах установленных значений показателей долговечности требованиям по безопасности, экономичности и эффективности.
Свойство долговечности машин и агрегатов характеризуется рядом показателей. Это назначенный срок службы; назначенный срок хранения в отапливаемом и неотапливаемом хранилищах, под навесом, на открытой площадке; назначенные дальности транспортирования автомобильным, железнодорожным транспортом; назначенный ресурс по наработке. Целью установления назначенных показателей является обеспечение принудительного заблаговременного прекращения эксплуатации изделий, исходя из требований безопасности. По истечении назначенных ресурсов по каждому изделию проводится оценка его технического состояния и принимается решение о порядке дальнейшей эксплуатации, необходимости проведения соответствующего вида ремонта или списании изделия.
Обобщенным интегральным показателем долговечности трубопро-
водной арматуры является назначенный срок службы. В течение этого срока изделие должно сохранять работоспособность в пределах установленного назначенного ресурса по наработке. Учитываются также назначенные сроки хранения, назначенные дальности и виды транспортирования и т. д. Принятие в качестве интегрального показателя долговечности назначенного срока службы обусловлено тем, что в течение этого срока другие назначенные показатели могут быть сознательно не доведены до своего предельного значения.
На стадии разработки машин и агрегатов основным расчетным методом, по которому производится оценка выполнения требуемых значений показателей долговечности изделия, является сопоставление требуемых значений показателей и значений показателей, установленных для материалов, смазок, элементной базы, готовых комплектующих изделий и т. д., применяемых в конструкции. По многим элементам конструкций показатели долговечности оцениваются при проведении прочностных расчетов. Окончательная проверка выполнения требований по долговечности производится по результатам соответствующих испытаний. На стадии разработки возможность выполнения требований по долговечности, а также разработка рекомендаций по установлению количественных значений показателей долговечности может быть произведена расчетом с использованием либо экономического критерия, либо с использованием в качестве критерия ожидаемых значений по коэффициенту готовности.
При определении возможности установления тех или иных значений показателей долговечности трубопроводной арматуры используются данные, приведенные в паспортах или технических условиях на применяемые в составе изделия материалы, комплектующие элементы, готовые изделия, а также материалы по эксплуатации аналогичных изделий. Работы проводятся на стадии эскизного проекта. При этом в конструкции изделия предусматриваются необходимые меры, обеспечивающие проведение замен тех или иных деталей, блоков, элементов по истечению их срока службы, а также необходимые меры, обеспечивающие замену смазок, применяемых рабочих жидкостей и некоторых резинотехнических изделий.
В связи с тем, что в процессе эксплуатации контролируемые составные части в случае их отказа могут быть восстановлены и при этом, например, возможна полная замена отказавшей составной части новой, в качестве одного из критериев для оценки возможности выполнения требований по долговечности применяется верхнее значение коэффициента готовности Kг1. Для количественной оценки возможности выполнения требований по долговечности применим понятие параметра ресурса £, значение которого определим по следующей формуле [1]:
Требуемое значение величины параметра ресурса £0 определяется по (1) исходя из расчетов коэффициента готовности в соответствии с ГОСТ 27.301-95 [2], или на основании требований технического задания. В
честве критерия верхнее значение коэффициента готовности трубопроводной арматуры, признанной исправной после контроля ее технического состояния в произвольный момент времени в течение срока службы Т :
где р - вероятность невозникновения отказа в течение времени t < Т по неконтролируемым составным частям трубопроводной арматуры; Р2 - вероятность невозникновения отказа в течение времени t < Т по неконтролируемой части проверяемых в эксплуатации составных частей трубопроводной арматуры; Р3 - вероятность отсутствия отказа в контролируемой части трубопроводной арматуры, признанной исправной средствами контроля.
Подставляя в (1) значение К г1, определенное по (2), получим
Например, к неконтролируемым в эксплуатации системам трубопроводной арматуры может быть отнесен целый ряд составных частей и механизмов. Эти системы или механизмы рассчитываются исходя из норм прочности и имеют достаточно высокие значения показателей безотказности Р > 0,999999 в течение срока службы.
Вероятность отсутствия отказа в контролируемой части трубопроводной арматуры, признанной исправной средствами контроля Р3, имеет значение Р3 > 0,999999, что обеспечивается соответствующим выбором значений коэффициента полноты контроля, межрегламентного периода, обеспечением средствами контроля необходимой вероятности пропуска отказа. С учетом этого, для выполнения расчетов по формуле (3), значениями (—1пР[) и (—1ПР3) можно пренебречь и текущую величину параметра ресурса £ определить по формуле
где т - число видов ресурсов; у - коэффициент полноты контроля;
этом случае значение параметра £0 = — 1п (К г1), где К г1 - принятое в ка-
Кг 1 = Р1 ■ Р2 ■ ^,
(2)
£ = — 1п Р1 — 1п Р2 — 1п Р3
(3)
£ = — 1п Р2.
Значение величины Р2 определим по следующей формуле:
(4)
(5)
г=10
Ц - значения г -го вида ресурса; ) - функция изменения интенсивно-
сти отказов при использовании i -го вида ресурса.
При условии Xj = const текущее значение параметра ресурса S с
учетом (4) и (5) определим по следующей зависимости:
m
S =£(!-?)• Xj • tj. (6)
i=1
Как правило, условие Xj = const выполняется в пределах ресурсов,
установленных для трубопроводной арматуры на основе материалов по эксплуатации аналогичной трубопроводной арматуры. Следует отметить, что формулы (5), (6) справедливы при условии независимости скоростей расходования ресурса в различных условиях эксплуатации.
По формуле (6) определяется возможность выполнения требований по долговечности, предъявляемых к трубопроводной арматуры. При этом значение каждого i -го вида ресурса принимается равным установленным для трубопроводной арматуры значениям tj = tjo. Полученное расчетное текущее значение параметра ресурса S сравнивается с требуемым значением параметра So.
Если S < So, то при использовании полностью установленных значений для всех видов ресурсов в течение назначенного срока службы будет выполнено требование по величине коэффициента готовности и имеется возможность увеличения величины какого-либо вида-ресурса.
Если S > So, то значение коэффициента готовности в течение установленного назначенного срока службы при полном использовании всех видов ресурсов не обеспечивается. В том случае необходимо принятие соответствующих мер для обеспечения выполнения установленных требований. В качестве мер могут быть приняты: либо увеличение показателей безотказности трубопроводной арматуры; либо увеличение полноты контроля трубопроводной арматуры при регламентных работах; либо уменьшение значений каких-либо видов ресурсов.
В связи с тем, что в процессе эксплуатации трубопроводной арматуры все виды ресурсов расходуются не полностью, возникает необходимость в оценке возможности увеличения какого-либо вида ресурса за счет неполного использования других видов ресурсов. Решение этой задачи возможно с использованием параметра суммарного ресурса S.
Для этого определяется величина использованной доли параметра суммарного ресурса Si на момент расчетов по формуле
m
S1 = (1 -Y) •¿Xi' tui, (7)
i=1
где tuj - использованная на момент расчета величина i -го вида ресурса.
Если полученное значение < So, то оставшаяся часть ресурса каждого вида tui (при условии, что для остальных видов ресурсов = 0) определяется по формуле
= S0 - S1 и_ (1 -y)V
Если полученное по (8) значение t^- > toi-tui, где toi - установленная на момент расчета величина i -го вида ресурса, то значение ty пересчитывается с учетом того, что за пределами установленного значения toi допущение Xi = const не справедливо. В этом случае значение, ty определяется по формуле
hi = t0i — tui + t2i,
где t2i - величина i -го вида ресурса, которая может быть использована сверх установленного значения toi. Значение t2i определяется путем решения уравнения
S0 - S1 - S2i - (1 - Xi (t2i )• t2i = 0 ,
где Xi(t2i) - функция, определяющая изменение интенсивности отказов в зависимости от величины t2i. Значение S2i определяется по формуле
S2i = (1 - Y^Xi ' (t0i-tui).
Если величина параметра ресурса, определенная по (7), S1 > So, то дальнейшая эксплуатация трубопроводной арматуры возможна при меньшем значении коэффициента готовности по сравнению с установленным, если при этом не будет ограничений по другим характеристикам, главным образом по безопасности.
Представленная методика оценки показателей долговечности трубопроводной арматуры практически использована в производственных условиях ОАО "Тяжпромарматура" (г. Алексин Тульской обл.), выпускающем трубопроводную арматуру для газо- и нефтепроводов.
Список литературы
1. Смирнов А.П. Определение гарантийных обязательств и срока службы технических изделий // Надежность и контроль качества. 1997. № 3. С. 10-19.
2. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения. Введ. 1997-01-01. Минск: Межгос. совет по стандарти-
зации, метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов, 1996. 19 с.
V.Yu. Antsev, A.N. Inosemtsev
MACHINES AND ASSEMBLIES OPERATIONAL QUALITY ASSESSMENT FROM THE EXPECTED SERVICE LIFE INDICATORS
A strategy for pipeline fittings service life has been proposed. It includes the evaluation of the permissible service life indicators from the non-failure criterion, and a method of expected service life value re-calculation based on the operational data.
Key words: machines, assemblies, quality, service life expectancy, operations.
Получено 20.0112
УДК 528.563
В.С. Кутепов, д-р техн.наук, проф., (4872) 35-14-82 (Россия,Тула, ТулГУ)
УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ МОРСКОГО ГИРОСТАБИЛИЗИРОВАННОГО ГРАВИМЕТРА
Рассматриваются задачи динамических испытаний гравиметрической аппаратуры в лабораторных условиях.
Ключевые слова: динамические испытания, гравиметр, систематические погрешности, надводный корабль.
Требования к динамическим испытаниям морского гравиметра определяются его структурой, заданной точностью работы, условиями эксплуатации и требованиями метрологического контроля.
Морской гравиметр включает в себя датчик, построенный на основе упругих кварцевых весов, как правило, крутильного типа, обеспеченных закритическим демпфированием чувствительного элемента [1-3]; фильтры высокочастотных, по сравнению с полезным сигналом, возмущений и гироустройство, совмещающее ось чувствительности датчика с направлением истинной вертикали. В качестве последнего используются либо силовые индикаторные гиростабилизаторы, либо пассивные стабилизаторы в виде четырехгироскопных сферических вертикалей, получивших название гиромаятниковых стабилизаторов [4]. Датчик гравиметра обычно помещается в термостат, уменьшающий влияние изменения окружающей температуры. В состав гравиметра входят также преобра-
